Cette vidéo révèle le mouvement d'une étoile en fuite nouvellement découverte dans la nébuleuse d'Orion appelée source x, se déplaçant à environ 130, 000 milles à l'heure. Crédit :NASA, ESA, et K. Luhman (Penn State University)
Une nouvelle découverte remarquable à l'aide du télescope spatial Hubble de la NASA révèle trois étoiles qui détiennent désormais le record des plus jeunes exemples connus d'une race à vol ultra-rapide. « Jusqu'à ces observations, seuls quelques exemples - mais plus anciens - d'étoiles aussi rapides avaient été trouvés dont les origines remontent aux systèmes volatils qui les ont probablement éjectées, ", a déclaré le chercheur principal Kevin Luhman de la Penn State University. " Les nouvelles observations de Hubble fournissent des preuves très solides que ces trois étoiles ont été éjectées d'un système multi-étoiles instable. " La nouvelle découverte est publiée dans le numéro de ce mois-ci. Lettres de revues astrophysiques .
"Basé sur des images infrarouges, ces trois étoiles semblent n'avoir que quelques centaines de milliers d'années - assez jeunes pour avoir des disques de matière restants de leur formation, " Luhman a dit. Au milieu des années 1400, ces trois jeunes étoiles étaient probablement dans une bataille gravitationnelle les unes avec les autres qui s'est terminée lorsque le système a explosé, éjectant ses étoiles à grande vitesse dans différentes directions.
Deux des trois étoiles ont été découvertes au cours des dernières décennies, des centaines d'années après avoir été catapultées hors de leur système instable d'origine, mais seulement après que les observations infrarouges et radio aient été suffisamment avancées pour pénétrer l'épaisse poussière à l'intérieur de la nébuleuse d'Orion de la Voie lactée. Ces observations antérieures ont montré que les deux étoiles voyageaient à grande vitesse dans des directions opposées l'une de l'autre.
Précédemment, les astronomes avaient tracé les chemins des deux étoiles à vitesse opposée, constatant qu'ils avaient été au même endroit 540 ans auparavant. Cette découverte a suggéré qu'ils faisaient partie d'un système d'étoiles multiples aujourd'hui disparu dans la nébuleuse d'Orion. Mais l'énergie combinée du duo les propulsant vers l'extérieur n'a pas fonctionné. Les chercheurs précédents ont calculé que l'énergie d'au moins une autre étoile était nécessaire pour s'envoler, ainsi que les deux étoiles à vitesse opposée.
Cette vue du centre de la nébuleuse d'Orion révèle la demeure de trois rapides, étoiles capricieuses qui étaient membres d'un système d'étoiles multiples aujourd'hui disparu. Le groupement stellaire s'est séparé il y a 500 ans, jetant les trois étoiles hors de leur lieu de naissance. L'image, prise par le télescope spatial Hubble de la NASA, combine des observations prises en lumière visible et en lumière proche infrarouge. Un regroupement de costaud, jeunes étoiles, appelé l'Amas du Trapèze, est au centre de l'image. Plusieurs centaines d'étoiles parsèment l'image. Beaucoup d'entre eux apparaissent rouges parce que leur lumière est dispersée par la poussière. La boîte juste au-dessus de l'amas du trapèze indique l'emplacement des trois étoiles. Une vue rapprochée des étoiles de Hubble est affichée en haut à droite. Le lieu de naissance du système multi-étoiles est marqué "position initiale". Deux des étoiles -- étiquetées BN, pour Becklin-Neugebauer, et moi, " pour la source I -- ont été découverts il y a des décennies. La source I est incrustée dans une épaisse poussière et ne peut être vue. La troisième étoile, "X, " pour la source x, a récemment été découvert pour avoir sensiblement bougé entre 1998 et 2015, comme le montre l'image en médaillon en bas à droite. La source x se déplace à une vitesse inhabituellement élevée de 130, 000 milles à l'heure, qui est 30 fois plus rapide que la vitesse de la plupart des étoiles de la nébuleuse. Les astronomes ont trouvé la source rapide x en comparant les observations prises en 1998 par la caméra proche infrarouge et le spectromètre multi-objets avec celles prises en 2015 par la caméra à champ large 3. La découverte par Hubble de la vitesse élevée de la source x a aidé les astronomes à résoudre le problème mystère permanent de la façon dont les étoiles BN et la source I ont acquis leurs mouvements rapides. Crédit :NASA, ESA, K. Luhman (Penn State University), et M. Robberto (STScI)
Les astronomes dirigés par Luhman ont suivi le chemin de l'étoile nouvellement découverte, et a découvert qu'il remontait au même endroit où les deux étoiles précédemment connues étaient situées il y a 540 ans. Le trio pour excès de vitesse se trouve dans une petite région de jeunes étoiles appelée la nébuleuse Kleinmann-Low, près du centre du vaste complexe de la nébuleuse d'Orion, 1, 300 années-lumière de la Terre. Les trois étoiles volent extrêmement vite en sortant de la nébuleuse Kleinmann-Low, jusqu'à près de 30 fois plus rapide que la plupart des autres étoiles de la nébuleuse.
L'image à l'échelle et à la boussole montre la nébuleuse d'Orion. Crédit :NASA, ESA, et STSci
Luhman est tombé sur la troisième étoile rapide, appelé "source x, " alors qu'il chassait des planètes flottantes dans la nébuleuse d'Orion en tant que membre d'une équipe internationale dirigée par Massimo Robberto du Space Telescope Science Institute à Baltimore, Maryland. L'équipe a utilisé la vision dans le proche infrarouge de la caméra à champ large 3 de Hubble pour mener l'enquête. "Très peu d'exemples de telles étoiles ont été observés, surtout dans les très jeunes grappes, " Luhman a dit, même si des simulations informatiques avaient conduit les astronomes à prédire que ces bras de fer gravitationnels se produiraient dans de jeunes amas, où les étoiles nouveau-nées sont entassées.
Lors de l'analyse, Luhman comparait les nouvelles images infrarouges prises en 2015 avec les observations infrarouges prises en 1998 par la caméra infrarouge proche et le spectromètre multi-objets (NICMOS). Il a remarqué que la "source x" avait considérablement changé sa position en 17 ans dans les images de Hubble par rapport aux étoiles proches, indiquant que la "source x" se déplaçait anormalement vite, environ 130, 000 milles à l'heure.
Luhman a ensuite regardé les emplacements précédents de l'étoile, projetant son chemin dans le temps. Il s'est rendu compte que, dans les années 1470, "source x" avait été près du même emplacement initial dans la nébuleuse Kleinmann-Low que les deux autres étoiles en fuite, nommé Becklin-Neugebauer (BN) et "source I."
Cette illustration à trois cadres montre comment un groupe d'étoiles peut se séparer, jetant les membres dans l'espace. Le premier panneau montre quatre membres d'un système d'étoiles multiples en orbite l'un autour de l'autre. Dans le deuxième panneau, deux des étoiles se rapprochent dans leurs orbites. Dans le troisième panneau, les étoiles en orbite étroite finissent par fusionner ou former un binaire serré. Cet événement libère suffisamment d'énergie gravitationnelle pour propulser toutes les étoiles du système vers l'extérieur, comme indiqué dans le troisième panneau. Crédit :NASA, ESA, et Z. Levy (STScI)
"Les trois stars ont très probablement été expulsées de leur maison lorsqu'elles se sont livrées à une partie de billard gravitationnel, " a déclaré Luhman. Ce qui arrive souvent lorsqu'un système multiple s'effondre, c'est que deux des étoiles se rapprochent suffisamment l'une de l'autre pour fusionner ou former une paire très étroite. Dans les deux cas, leur rapprochement libère suffisamment d'énergie gravitationnelle pour propulser toutes les autres étoiles du système vers l'extérieur. L'épisode énergétique produit également une sortie massive de matière, que nous voyons dans les images infrarouges NICMOS de Hubble comme des doigts de matière s'éloignant de l'emplacement de l'étoile "source I". Des études antérieures ont suggéré que ce matériel pointe vers la "source I" comme l'instigateur de l'éclatement du système.
"Il est très évident quand vous regardez les images infrarouges NICMOS qu'il y a ces doigts d'émission émanant de la "source I" au centre de la nébuleuse Kleinmann-Low, où l'interaction s'est produite, " dit Robberto. " Ce sont des jets de matière, tout comme les jets tirés par de jeunes stars, sauf que l'écoulement ici est beaucoup plus explosif et à une échelle beaucoup plus grande que ce que l'on voit généralement d'une jeune étoile."
L'étoile BN a été découverte dans des images infrarouges en 1967, mais son mouvement rapide n'a été détecté qu'en 1995, lorsque les observations radio ont mesuré la vitesse de l'étoile à 60, 000 milles à l'heure. "Source I" voyage environ 22, 000 milles à l'heure. L'étoile n'avait été détectée que lors d'observations radio, car elle est si fortement recouverte de poussière que toute sa lumière visible et infrarouge est bloquée.
Futurs télescopes, comme le télescope spatial James Web construit par la NASA, pourront observer une large bande de la nébuleuse d'Orion. En comparant les images de la nébuleuse prises par ce futur télescope avec celles réalisées par Hubble des années plus tôt, les astronomes espèrent identifier plus d'étoiles en fuite à partir de systèmes à étoiles multiples explosés.
